Trường Đại học Thể dục thể thao Bắc Ninh bảo vệ thành công đề tài KH&CN cấp Bộ: “Ứng dụng công nghệ 4.0 trong nhận dạng và phân tích chuyển động thể thao”
28.02.2024
– Chủ nhiệm: PGS.TS. Ngô Trang Hưng
– Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học TDTT Bắc Ninh
– Thời gian thực hiện: 24 tháng (từ tháng 1/2022 đến tháng 12/2023).
Đề tài được triển khai với 3 mục tiêu chính:
Đề tài được triển khai với 03 mục tiêu chính:
– Xác định nền tảng công nghệ 4.0 trong nhận dạng chuyển động cơ học của con người.
– Phát triển công nghệ nhận dạng chuyển động đáp ứng yêu cầu phân tích động tác thể thao.
– Xây dựng và thử nghiệm quy trình ứng dụng công nghệ nhận dạng chuyển động trong phân tích động tác thể thao.
Các kết quả nghiên cứu chính:
- Công trình nghiên cứu đã hệ thống hóa được một số cơ sở lý luận và thực tiễn, cũng như kinh nghiệm quốc tế cần thiết để định hướng xây dựng phần mềm và đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ 4.0 trong nhận dạng và phân tích chuyển động thể thao (dẫn giải ở môn bóng rổ).
- Kết quả nghiên cứu đã xác định được các điều kiện ứng dụng công nghệ trong nhận dạng và phân tích chuyển động thể thao với khung ra quyết định gồm 4 vấn đề và được cấu thành từ 13 nhân tố. Đồng thời xây dựng được Quy trình ứng dụng công nghệ 4.0 trong nhận dạng và phân tích chuyển động thể thao. Ứng dụng quy trình đã xây dựng, đề tài đã xác định được: (1) Thông số giám sát trận đấu bao gồm 24 chỉ số cơ bản; (2) Phân tích kỹ thuật bao gồm 3 nhóm với 15 thông số quan sát: Về góc độ; Về tốc độ; Về quỹ đạo chuyển động. Đồng thời lựa chọn được công nghệ chính để xây dựng phần mềm nhận dạng chuyển động cho môn bóng rổ: (1) Công nghệ nhận dạng và theo dõi đối tượng với 02 mô hình để đạt được mục tiêu: (i) Mô hình YOLO-NAS-L; (ii) Mô hình MobileNetV3; (2) Công nghệ ước lượng hình dáng VĐV (Pose Detection): Các mô hình học sâu như Mạng Nơ-ron Convolutional (CNN) được sử dụng để nhận diện và dự đoán các điểm chính trên cơ thể (keypoint).
Từ công nghệ lựa chọn, nhóm nghiên cứu đã xây dựng được phần mềm nhận dạng và phân tích chuyển động thể thao (dẫn giải ở môn Bóng rổ). Trong khuôn khổ của nghiên cứu này do hạn chế về thu thập dữ liệu phục vụ huấn luyện mô hình:
– Các tác giả đã tiến hành thử nghiệm chức năng giám sát trận đấu với các nội dung: (i) Chức năng 1.1: Về nhận dạng đối tượng, thực hiện nhận dạng sân thi đấu; các VĐV; nhận dạng Bóng và rổ. Về nhận dạng hành động, thực hiện nhận dạng hành động ném rổ của VĐV và ghi nhận kết quả tự động. (ii) Chức năng 1.2: Về ước lượng vị trí và mô hình hoá quỹ đạo chuyển động của vận động viên, xây dựng một chức năng mô hình hoá các quỹ đạo chuyển động này trên một mặt phẳng 2D có phạm vi và tỉ lệ kích thước phù hợp với sân thi đấu của dữ liệu đầu vào.
– Thực hiện thử nghiệm phân tích, nhận dạng chuyển động với các đối tượng bao gồm các nội dung sau: (i) Chức năng 2.1: Nhận dạng VĐV, Bóng, rổ trong tất cả các giai đoạn thực hiện kỹ thuật; (ii) Chức năng 2.2: Nhận dạng, ước lượng với 18 điểm quan sát được huấn luyện trên bộ dữ liệu 2016 MSCOCO Keypoints Chanllenge; (iii) Chức năng 2.3: Tính toán các chỉ số cơ bản trong cả 3 nhóm chỉ số quan sát đã xác định. Đối với mỗi nhóm chỉ số quan sát, đề tài chỉ tính toán 1-2 chỉ số để minh chứng cho nghiên cứu.
- Từ cơ sở xác định mức độ tác động và mối quan hệ giữa 14 yếu tố và các nhân tố xác định ở cụm độc lập và liên kết, Nhóm nghiên cứu đã xây dựng được 6 giải pháp ứng dụng công nghệ 4.0 trong nhận dạng và phân tích chuyển động thể thao. Cấu trúc mỗi giải pháp gồm: Mục tiêu, Nội dung, Điều kiện thực hiện; Chủ thể thực hiện. Khảo nghiệm các giải pháp ứng dụng công nghệ 4.0 trong nhận dạng và phân tích chuyển động thể thao đảm bảo tính cần thiết, khả thi cao và giữa chúng có mối quan hệ đồng biến.
